近日，同济大学工程风险研究团队薛亚东研究员和田恒蛟博士研究生等在《工程地质学报》期刊上发表了题为《基于强度和能量理论的应变型岩爆机理研究》的论文，报道了综合利用强度理论和能量理论来研究应变型岩爆机理的新成果。

岩爆是深埋隧道建设过程中弹性应变能突然释放的一种脆性动力失稳，深入地理解岩爆的形成机理对隧道工程建设具有重要意义。本文提出了综合考虑强度准则和能量理论的应变型岩爆等级的判断方法，进而选取了国内多个工程12个不同点位处的岩爆状态数据对所提出的岩爆等级判断方法进行工程验证。

论文研究思路如下：在考虑岩体完整性系数 K_v和岩石风化系数K_f的基础上，提出了改进Mohr-Coulomb强度准则（GM-C）的判别指数Q_gMC和Drucker-Prager强度准则（GD-P）的判别指数 Q_gDP的计算方法。利用 Griffith 准则，从微观到宏观的角度对微裂纹的形成、扩展、合并与集聚进行分析（图1），建立了考虑损伤因子D的岩石黏聚力c和内摩擦角的计算公式。通过引入岩爆倾向性指标P，考虑围岩等级对岩爆倾向性的影响，提出了综合考虑强度准则和能量理论的应变型岩爆等级的判断方法（图2）。

经工程验证结果表明，通过先计算岩石强度准则的判别指数Q的值来判断岩石是否发生屈服破坏，然后再计算岩爆倾向性指标P的值来判断岩爆发生的等级是可行的。这种综合考虑强度准则和能量理论的应变型岩爆等级的判断方法对隧道施工现场的工作人员能准确及时地判断岩爆等级提供了一种新方法和新思路。

图 1岩体损伤造成岩体破坏过程图

图2 基于强度准则和能量理论的岩爆等级判断方法流程图

第一作者

薛亚东 研究员   

邮箱：yadongxue@tongji.edu.cn

主要从事岩石力学与工程、硬岩隧道掘进力学TBM和地下工程结构健康研究

通讯作者：

何本国 教授   

邮箱：hebenguo@mail.neu.edu.cn

主要从事隧道岩爆力学机制、监测预警与动态防控等方面的研究

第二作者:

田恒蛟 博士研究生   

邮箱：2010hjtian@tongji.edu.cn

主要从事隧道岩爆机理方面的研究

文献引用格式

薛亚东，田恒蛟，何本国．基于强度和能量理论的应变型岩爆机理研究[J/OL]．工程地质学报.

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https://doi.org/10.13544/j.cnki.jeg.2024-0059

撰稿：田恒蛟，谢小创